手寫Java 棧結(jié)構(gòu)以及簡單的介紹棧的應(yīng)用場景

棧(stack)又名堆棧陨晶,它是一種運(yùn)算受限的線性表芝硬。其限制是僅允許在表的一端進(jìn)行插入和刪除運(yùn)算蚜点。這一端被稱為棧頂,相對地拌阴,把另一端稱為棧底绍绘。向一個棧插入新元素又稱作進(jìn)棧、入棾僭撸或壓棧陪拘,它是把新元素放到棧頂元素的上面,使之成為新的棧頂元素纤壁;從一個棧刪除元素又稱作出椬蠊簦或退棧,它是把棧頂元素刪除掉酌媒,使其相鄰的元素成為新的棧頂元素欠痴。

image

從上圖是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的棧,可以看到秒咨,對棧的操作(壓棧喇辽、出棧)其實(shí)都是對棧頂元素的操作,因此壓棧和出棧的速度都比較快雨席。棧中元素按照FILO順序排序的菩咨,即先入后出的規(guī)則,先放進(jìn)去的元素最后才能被彈出來蛉威。

一糕簿、棧結(jié)構(gòu)要素

1、棧摄闸,是用來存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)缨硝,可以使用數(shù)組或鏈表來實(shí)現(xiàn)棧結(jié)構(gòu)

2摩钙、棧頂,顧名思義棧最頂部的元素查辩,壓棧與出棧的對象

3胖笛、棧深度,棧中數(shù)據(jù)多少宜岛,如果棧結(jié)構(gòu)為數(shù)組长踊,當(dāng)棧長度大于等于數(shù)組長度后,會拋出異称汲或?qū)?shù)組進(jìn)行擴(kuò)容身弊,棧結(jié)構(gòu)是鏈表就沒有這個限制。

    //存放數(shù)據(jù)
    private Object[] data; //數(shù)據(jù)量
    private int size; //棧頂
    private int top; //默認(rèn)棧大小
    private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; //最大容量
    private int maxCapacity;

二列敲、壓棧

   /**
     * 向棧中放數(shù)據(jù)
     * @param obj
     * @return */
    public boolean push(Object obj){ 
        if (size >= maxCapacity) 
            return false;
        data[++top] = obj;
        size++; return true;
    }

壓棧操作比較簡單阱佛,將新元素放在原棧頂?shù)纳厦妫瑮m斨羔樛弦苿右晃淮鞫N疫@里當(dāng)棧深度等于數(shù)組長度后是直接返回false的凑术,當(dāng)然根據(jù)實(shí)際的需求,你也可以對現(xiàn)有數(shù)組進(jìn)行擴(kuò)容所意,然后將原棧中元素放入新棧中即可淮逊。如:

     /**
     * 壓棧,如果棧深度超出數(shù)組長度扶踊,將數(shù)組擴(kuò)大1.5倍
     * @param obj
     * @return */
    public boolean push1(Object obj){ 
        if (size >= maxCapacity){
            maxCapacity = maxCapacity * 3 / 2;
            Object[] newStack = new Object[maxCapacity];
            System.arraycopy(data,0,newStack,0,size);
            Arrays.fill(data,null);
            data = newStack;
        }
        data[++top] = obj;
        size++; return true;
    }

三泄鹏、出棧

   /**
     * 從棧中彈出數(shù)據(jù)
     * @return */
    public Object pop(){
        if (size <= 0) 
            return null;
        size--;
        Object old = data[top];
        data[top--] = null; return old;
    }

出棧操作將棧頂元素擲為null,然后將棧頂指針往下移動一位即可秧耗,很簡單备籽。

四、查看棧頂

    /**
     * 查看數(shù)據(jù) */
    public Object peek(){ 
          if (isEmpty()) 
              return null;
          return data[top];
    }

這個方法更是簡單分井,只是查看棧頂元素车猬,并沒有將棧頂元素刪除。

五杂抽、清空棧

    /**
     * 清空棧數(shù)據(jù) */
    public void clear(){
        while (top > -1){
            data[top--] = null;
        }
        size = 0;
    }

棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)基本已經(jīng)講完了诈唬,棧的基本操作差不多包包含在里面了,代碼實(shí)現(xiàn)起來就是這么簡單缩麸。另外铸磅,另一種基于鏈表的棧我就不再這里說了,因?yàn)橐彩呛芎唵蔚模@是棧限定對鏈表的操作只能是操作鏈表頭部阅仔,大家如果感興趣的話可以自己嘗試用鏈表實(shí)現(xiàn)一個棧吹散,或者可以參考一下我之前寫的基于鏈表實(shí)現(xiàn)的隊(duì)列,原理是差不多的八酒,也可以參考一下jdk中的LinkedList空民。

應(yīng)用場景

1.函數(shù)的調(diào)用,比如Java中方法的調(diào)用就是方法的入棧和出棧的操作羞迷。
2.使用棧實(shí)現(xiàn)計算器的功能界轩,這個我在后續(xù)的文章中會有寫到。
3.網(wǎng)頁瀏覽記錄衔瓮。因?yàn)闂O冗M(jìn)后出的特性浊猾,所以每次打開網(wǎng)頁時就把當(dāng)前的網(wǎng)頁壓入棧中,后退時先出棧热鞍,然后跳頁面葫慎。
4.棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)喲非常多的應(yīng)用場景,這里只是列舉其中一二薇宠。
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